The synergistic interactions of supplementary cementitious materials (SCMs) with ordinary portland cement (OPC) in multi-blended systems could enhance the mechanical and durability properties of concrete and increase the amount of cement that can be replaced. In this study, the characteristics of the hydration products as well as paste microstructure of blended cement containing 20% coal fly ash, 10% rice hull ash and 10% sugar mill lime sludge in quaternary blended system was investigated. Portlandite content, hydration products, compressive strength, pore size distribution and microstructural architecture of hydrated blended cement pastes were examined. The quaternary blended cement paste showed lower compressive strength, reduced amount of Portlandite phases, and higher porosity compared to plain hardened cement paste. The interaction of SCMs with OPC influenced the hydration products, resulting to the formation of ettringite and monocarboaluminate phases. The blended cement paste also showed extensive calcium silicate hydrates and calcium aluminate silicate hydrates but unrefined compared to plain cement paste. In overall, the expected synergistic reaction was significantly hindered due to the low quality of supplementary cementitious materials used. Hence, pre-treatments of SCMs must be considered to enhance their reactivity as good quality SCMs can become limited in the future.
Microbial communities were analyzed in an anaerobic/aerobic sequencing batch reactor (SBR) fed with glucose as a sole carbon source. Scanning electron microscopy (SEM) showed that tetrad or cuboidal packet bacteria dominated the microbial sludge. Quinone, slot hybridization, and 165 rRNA gene sequencing analyses showed that the Proteobacteria beta subclass and the Actinobacteria group were the main microbial species in the SBR sludge. However, according to transmission electron microscopy (TEM), the packet bacteria did not contain polyphosphate granules or glycogen inclusions, but only separate coccus-shaped bacteria contained these, suggesting that coccus-shaped bacteria accumulated polyphosphate directly and the packet bacteria played other role in the enhanced biological phosphorus removal (EBPR). Based on previous reports, the Actinobacteria group and the Proteobacteria beta subclass were very likely responsible for acid formation and polyphosphate accumulation, respectively, and their cooperation achieved the EBPR in the SBR operation which was supplied with glucose.
Phosphorus (P) is a limited, essential, and irreplaceable nutrient for the biological activity of all the living organisms. Sewage sludge ash (SSA) is one of the most important secondary P resources due to its high P content. The SSA has been intensively investigated to recover P by wet chemicals (acid or alkali). Even though $H_2SO_4$ was mainly used to extract P because of its low cost and accessibility, the formation of $CaSO_4$ (gypsum) hinders its use. Heavy metals in the SSA also cause a significant problem in P recovery since fertilizer needs to meet government standards for human health. Therefore, P recovery process with selective heavy metal removal needs to be developed. In this paper some of the most advanced P recovery processes have been introduced and discussed their technical characteristics. The results showed that further research is needed to identify the chemical mechanisms of P transformation in the recovery process and to increase P recovery efficiency and the yields.
런던협약의 영향으로 슬러지 처리의 중요성이 대두되고 있는 실정이므로 본 연구는 슬러지 처리에 대한 개선방안의 제시를 목적으로 유기성 폐수 및 하수처리장 슬러지를 대상으로 JAR test 및 교반장치를 부착한 침강 column을 이용하여 응집효율이 침강특성에 미치는 영향에 대한 실험을 실시하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다. 최적의 침강효율을 얻기 위한 최소의 응집제 투여농도는 200mg/L의 경우로 나타났으며. 200mg/L 이상으로 PAC가 투여될 경우 각각의 임계슬러지 영역의 크기에서는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 200mg/L로 투여되었을 때의 Clarification Rate(CR)은 임계슬러지 침강높이 비율이 0.4로 나타났으므로 CR = (Ho-Ht) / Ho = 1-0.4=0.6 로 산정되었다. MLSS농도가 높아질수록 슬러지 계면 침강속도는 감소하였으나 MLSS농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하면 오히려 침강속도는 증가하는 것으로 나타났다. 이는 슬러지 농도가 1,000mg/l 이상으로 증가하게 되면 압밀침전영역으로 전이되어 상호작용에 의한 응집에 영향을 미치게 됨으로써 오히려 floc 형성에 긍정적인 영향을 미치기 때문이다. 슬러지 응집계면의 침강속도는 유기폐수 활성슬러지의 평균 침강속도 $4.25{\times}10^{-3}/min$보다 하수처리장 슬러지의 평균 침강속도가 $28.66{\times}10^{-3}/min$로 6.7배 높은 것으로 나타났다. 유기성 폐수 활성슬러지는 PAC의 투여량이 200mg/l 이하일 때는 침강속도 증가율보다 CR의 증가율이 더 컸으나 200mg/l 이상일 때는 CR의 증가율보다 침강속도 증가율이 더 커졌음을 알 수 있었다. 그러나 하수슬러지의 경우는 PAC 투여량이 증가함에 따라 CR의 변화율에는 차이가 적었으나 침강속도는 200m/l 이상일 때 차이가 급격히 증가하였다. 따라서 응집제 투여효과는 상등수의 SS제거율 효과보다는 MLSS의 침강속도에 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
원자력 발전소의 증기발생기 슬러지 중에서는 이온교환수지가 발견되어서는 안 된다. 원자력 발전소의 증기발생기 슬러지 시료 중에서 발견되어 이온교환수지 입자로 의심되는 구형 입자들의 특성을 측정하였다. 미세조작기술을 이용하여 광학현미경으로 입자 크기 분포를, EPMA로 구형입자의 성분을, 그리고 IR 분광 스펙트럼 비교에 의하여 이온교환수지 여부를 조사하였다. 슬러지의 입자 크기는 1 내지 $200{\mu}m$이었으나 구형 입자는 $40-500{\mu}m$이었다. 슬러지의 주요 불순원소가 Si, Al, Mn, Cr, Ni, Zn, 그리고 Ti이었으나 구형 입자는 Si, Cu, Zn 이었다. 주성분은 두 경우 모두 철이었다. 구형 입자의 IR 분광스펙트럼은 증기발생기 취출수 정화계통에서 사용하는 이온교환수지의 스펙트럼과 비교했을 때 서로 일치하지 않음을 보여주었다. 이 결과들은 증기발생기 슬러지 시료 중에서 발견된 구형 입자가 이온교환수지는 아니며 일반적인 슬러지가 생성되는 과정에서 작은 슬러지 입자들이 크게 뭉쳐서 생성된 것임을 나타내고 있다.
하상여과의 효율적인 적용에 대한 지침을 얻기 위해 이를 모사하는 칼럼실험을 수행하여 적용되는 수두차와 슬러지 케익의 발달에 따른 수질변화를 조사하였다. 하상여과에서 유기오염물을 제거하는데 가장 중요한 요소는 슬러지 케익의 발달임을 알 수 있었다. 본 연구의 조건에서 슬러지 케익의 발달에 따라 COD제거율은 17%에서 50%로 증가하였고, 이를 BCOD로 환산하면 22%에서 67%로 증가한 것이었다. BCOD가 활발히 제거되는 구간은 슬러지 케익층과 하상 약 40 cm 깊이까지였다. 수두차에 의한 유량이 클수록 칼럼입구에서 COD가 완만하게 제거되었으나 약 40 cm 이상에서는 COD 농도곡선이 유량에 따라 다르지 않고 모두 일정하게 수렴함을 알 수 있었다. 10일 동안의 슬러지 케익 발달 이후에는 70 cm 깊이에서 용존산소가 고갈되어 탈질이 가능하였으며, 케익이 더욱 발달함에 따라 용존산소의 고갈깊이가 $20{\sim}40\;cm$까지 단축되었다. 본 연구의 결과로부터 우리나라에 널리 분포되어 있는 3 m 깊이 정도의 하상에서 하상여과를 통해 유기오염물은 충분히 제거되지만 탈질에 의한 질소제거는 제한적임을 알 수 있었다.
Biofilm formation on the membrane surface results in the loss of permeability in membrane bioreactors (MBRs) for wastewater treatment. Studies have revealed that cellulose is not only produced by a number of bacterial species but also plays a key role during formation of their biofilm. Hence, in this study, cellulase was introduced to a MBR as a cellulose-induced biofilm control strategy. For practical application of cellulase to MBR, a cellulolytic (i.e., cellulase-producing) bacterium, Undibacterium sp. DM-1, was isolated from a lab-scale MBR for wastewater treatment. Prior to its application to MBR, it was confirmed that the cell-free supernatant of DM-1 was capable of inhibiting biofilm formation and of detaching the mature biofilm of activated sludge and cellulose-producing bacteria. This suggested that cellulase could be an effective anti-biofouling agent for MBRs used in wastewater treatment. Undibacterium sp. DM-1-entrapping beads (i.e., cellulolytic-beads) were applied to a continuous MBR to mitigate membrane biofouling 2.2-fold, compared with an MBR with vacant-beads as a control. Subsequent analysis of the cellulose content in the biofilm formed on the membrane surface revealed that this mitigation was associated with an approximately 30% reduction in cellulose by cellulolytic-beads in MBR.
Kim, Jeong-Ok;Kim, Yong-Hwan;Ryu, Jeong-Yong;Song, Bong-Keun;Kim, In-Ho
한국생물공학회:학술대회논문집
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한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XIII)
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pp.129-134
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2003
Anaerobic hydrogen production was executed using mixed anaerobic sludge. pH control (pH $5.5^{\sim}6.2)$ and heat treatment of anaerobic sluge at $92^{\circ}C$ was not effective for repressing the methane formation. The addition of $nitrate(500^{\sim}2,000\;mg/L\;KNO_3)$ made it possible to repress the methane formation, which resulted in the improvement of hydrogen production. By using SEM(Scanning Electron Microscope), less methane forming microbial with spagetti shape was observed when nitrate was supplied to anaerobic reactor.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제2권2호
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pp.5-15
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2001
The experiment established optimal conditions for over-carbonization. With the use of the electron microscopy and X-ray phase analysis the regularities of carbon deposit formation in process of methane and propane pyrolysis on the zeolites, Kazakhstan natural clays, chrome and bauxite sludge containing metal oxides of iron subgroup, have been studied. In process of over-carbonization the trivalent iron was reduced to metal form. In addition, the carbon tubes of divers morphology had been impregnated with ultra-dispersed metal particles. The kinetic parameters of carbon formation in process of methane decomposition on the zeolite - CoO mixture surface were investigated by method of thermo-gravimetric analysis. The morphology and structure of formed carbon fibrils, with the metal particles fixed at their ends, have been investigated, the formation of branched carbon fibrils pattern, so called octopus, being found. Also, the walnut shells and grape kernel carbonization, their immobilization by the cells of selective absorption of heavy metal and sulfur dioxide ions have been studied. The example of metal-carbon composites used as adsorbents for wastewater purification, C$_3$- C$_4$ hydrocarbon cracking catalysts and refractory materials with improved properties have been considered.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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